سالهای اخیر، چین به عنوان یکی از پیشروترین کشورها در عرصه فناوریهای نوین انرژی، پروژهای شگفتانگیز را به جهانیان معرفی کرده است که تحت عنوان «خورشید مصنوعی چین» شناخته میشود. این پروژه جاهطلبانه که از فناوری همجوشی هستهای برای تولید انرژی بهره میگیرد، نه تنها نمادی از توان علمی و مهندسی این کشور است، بلکه میتواند سرنوشت صنعت انرژی جهانی را تغییر دهد.
اما خورشید مصنوعی چین چیست؟ چگونه کار میکند؟ چه تفاوتی با خورشید واقعی دارد و چرا این پروژه اینقدر مهم است؟ در این مقاله از مجله برق اضطراری به بررسی جامع این سوالات و تحلیل ابعاد علمی، فنی و زیستمحیطی این پروژه میپردازیم.
خورشید مصنوعی چیست؟
اصطلاح “خورشید مصنوعی” به دستگاههایی اطلاق میشود که از فرآیند همجوشی هستهای برای تولید انرژی استفاده میکنند. برخلاف شکافت هستهای که در نیروگاههای فعلی رایج است، در همجوشی هستهای، دو هسته سبک (مانند ایزوتوپهای هیدروژن) با یکدیگر ترکیب میشوند و در این فرآیند مقدار عظیمی انرژی آزاد میشود.
این همان فرآیندی است که در خورشید طبیعی اتفاق میافتد و منبع گرما و نور آن است. هدف از ساخت خورشید مصنوعی، شبیهسازی این فرآیند در شرایط کنترلشده و ایمن روی زمین برای تولید انرژی پاک، پایدار و تقریباً نامحدود است.
پروژه خورشید مصنوعی چین: EAST
خورشید مصنوعی چین در قالب پروژهای به نام EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) تعریف شده است. این پروژه در سال ۲۰۰۶ در شهر هفی، استان آنهویی کلید خورد و از آن زمان تا کنون چندین مرحله ارتقاء را تجربه کرده است.
توکامک (Tokamak) دستگاهی است با میدان مغناطیسی بسیار قوی که پلاسما را در دمای بسیار بالا در خود نگه میدارد. در این پروژه، چین موفق شده پلاسما را تا دمای ۱۶۰ میلیون درجه سانتیگراد گرم کند؛ یعنی ۱۰ برابر داغتر از هسته خورشید!
رکوردهای ثبتشده در خورشید مصنوعی چین
پروژه EAST موفق شده رکوردهای خیرهکنندهای ثبت کند که توجه جهانی را به خود جلب کرده است:
- در سال ۲۰۲۱، چین اعلام کرد که توانسته پلاسما را به مدت ۱۰۱ ثانیه در دمای بیش از ۱۲۰ میلیون درجه سانتیگراد نگه دارد.
- در رکوردی دیگر، این دما برای ۲۰ ثانیه به بیش از ۱۶۰ میلیون درجه رسید.
- در سال ۲۰۲۳ نیز اعلام شد که زمان حفظ این دما به بیش از ۱۰۰۰ ثانیه رسیده است.
این رکوردها در جهان بینظیر هستند و جایگاه چین را بهعنوان پیشتاز تحقیقات همجوشی هستهای تثبیت میکنند.
چرا خورشید مصنوعی چین اهمیت دارد؟
پیشرفتهای حاصلشده در پروژه خورشید مصنوعی چین میتواند پیامدهای جهانی گستردهای داشته باشد:
- تولید انرژی پاک و پایدار: برخلاف سوختهای فسیلی که آلودگی زیادی ایجاد میکنند، همجوشی هستهای تقریباً بدون آلایندگی است.
- منبع انرژی نامحدود: مواد اولیه این فرآیند مانند دوتریوم از آب دریا استخراج میشود و در دسترس همگان قرار دارد.
- جایگزین انرژیهای ناپایدار: برخلاف انرژی خورشیدی و بادی که به شرایط جوی وابستهاند، خورشید مصنوعی بهصورت مداوم قابل بهرهبرداری است.
- کاهش وابستگی به سوخت فسیلی: کشوری مانند چین که واردکننده عمده نفت و گاز است، با توسعه این فناوری میتواند به استقلال انرژی برسد.
- رقابت علمی و ژئوپلیتیکی: تسلط بر این فناوری به معنای رهبری علمی در قرن ۲۱ خواهد بود.
فناوری مورد استفاده در خورشید مصنوعی چین
برای دستیابی به چنین دماهای بالایی، فناوریهای پیشرفتهای در پروژه EAST بهکار رفتهاند:
- ابررساناها (Superconductors): استفاده از آهنرباهای ابررسانا برای تولید میدان مغناطیسی قدرتمند و پایدار
- دیوارهای خنککننده: برای جلوگیری از ذوبشدن ساختار داخلی دستگاه
- سیستمهای خنککاری کرایوژنیک: برای نگهداری آهنرباها در دمای زیر صفر مطلق
- کنترل پلاسما با هوش مصنوعی: برای پیشبینی رفتار پلاسما و کنترل نوسانات آن
چالشها و محدودیتها
با وجود پیشرفتهای چشمگیر، پروژه خورشید مصنوعی چین با چالشهای بزرگی نیز روبهرو است:
- مصرف انرژی بالا: فعلاً انرژی مصرفی برای راهاندازی دستگاه بیشتر از انرژی تولیدی است.
- هزینههای بسیار بالا: ساخت و نگهداری این سیستمها میلیاردها دلار هزینه دارد.
- مواد مقاوم در برابر حرارت: یافتن موادی که در دماهای چند صد میلیون درجه سالم بمانند، یک چالش مهندسی بزرگ است.
- زمانبر بودن تجاریسازی: هنوز چندین دهه تا بهرهبرداری صنعتی از خورشید مصنوعی باقی مانده است.
مقایسه با پروژههای مشابه جهانی
پروژه EAST تنها نمونه از تحقیقات همجوشی هستهای نیست. در سطح بینالمللی پروژههایی مانند ITER (در فرانسه)، SPARC (در آمریکا) و JET (در بریتانیا) نیز در حال اجرا هستند. اما نکته جالب اینجاست که پروژه خورشید مصنوعی چین، در برخی زمینهها از پروژههای غربی نیز پیشی گرفته است.
چین بهصورت مستقل، بدون مشارکت گسترده خارجی، موفق به ثبت رکوردهای بیسابقه شده است. این موضوع نه تنها نشاندهنده توان فنی این کشور است، بلکه قدرت آیندهنگری آن در زمینه انرژی را نیز نشان میدهد.
آینده خورشید مصنوعی چین
مقامات چینی اعلام کردهاند که هدف نهایی پروژه EAST، دستیابی به تولید خالص انرژی مثبت تا دهه ۲۰۳۰ است. همچنین، فاز بعدی پروژه تحت عنوان CFETR (China Fusion Engineering Test Reactor) طراحی شده تا به عنوان نمونه اولیه نیروگاه همجوشی عملیاتی شود.
چین برنامه دارد تا در نیمه قرن بیستویکم، با بهرهبرداری از خورشید مصنوعی، سهم بزرگی از انرژی مورد نیاز خود را از این طریق تأمین کند. در صورتی که این هدف محقق شود، الگوی جهانی انرژی برای همیشه تغییر خواهد کرد.
نتیجهگیری
پروژه خورشید مصنوعی چین تنها یک دستاورد علمی نیست؛ بلکه نمادی از آیندهای بدون سوخت فسیلی، بدون آلایندگی و با انرژی نامحدود است. این پروژه با بهرهگیری از پیشرفتهترین فناوریهای جهان، امیدها را برای تولید انرژی پاک و پایدار در مقیاس جهانی زنده کرده است.
اگرچه مسیر همجوشی هستهای چالشهای زیادی دارد، اما موفقیتهایی که تاکنون در پروژه EAST حاصل شده، نشان میدهد که آینده انرژی ممکن است نه از خورشید واقعی، بلکه از خورشید مصنوعی چین طلوع کند.
